《无人机动力技术》全套教学课件

无人机动力技术

第1章

概述第1章

概述第2章

直流电动机原理与特性第3章

无刷直流电动机与空心杯电动机第4章

航空活塞式发动机第5章

航空活塞发动机工作系统第6章

航空涡轮发动机第7章

航空涡轮发动机工作系统全套可编辑PPT课件

旋翼飞行器发动机的分类

发动机是能把其他形式的能转化为机械能，进而产生拉力或推力的机器，是旋翼飞行器动力装置的核心，被视为旋翼飞行器的心脏。发动机电动机无刷电动机有刷电动机燃油发动机活塞发动机往复活塞式发动机旋转活塞式发动机涡轮螺桨发动机涡轮发动机涡轮轴发动机涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机发动机品质要求1）功率重量比大2）耗能小3）体积小4）工作安全可靠5）寿命长6）维护方便油动与电动旋翼飞行器的对比分析1）续航能力2）旋翼尺寸3）载重能力4）操控性5）安全性6）抗风能力7）价格和成本8）环保特性电动旋翼飞行器发动机数量要求

电动旋翼飞行器采用电动机数量一般与旋翼的数量相同，即一台电动机驱动一个旋翼，因此电动机数量主要取决于旋翼数量，如双旋翼飞行器和多旋翼飞行器的情况。但是单旋翼飞行器通常要采用一大一小两台电动机，一台功率大的电动机用于驱动主旋翼，另一台功率小的电动机用于驱动尾桨。1）稳定性2）安全性3）体积尺寸4）旋翼折叠5）共轴双旋翼结构型式油动旋翼飞行器发动机数量要求1）全机重量因素2）发动机功率因素3）发动机类型的因素（1）活塞发动机：通常只安装一台发动机。（2）涡轮轴发动机：用双发或三发能更好保

证飞行安全。无刷直流电动机作为动力装置（1）无刷直流电动机（2）电调（3）电池（4）平衡充电器空心杯直流电动机动力装置系统（1）空心杯有刷直流电动机。（2）MOS管：用做驱动电路。（3）电池：锂电池用来给电动机供电。（4）平衡充电器：专用电池必须要用平衡

充电器充电。燃油发动机及其工作系统和附件1）发动机2）起动点火系统3）发动机固定装置4）燃油系统

5）滑油系统6）发动机散热装置7）防火和灭火装置8）进气和排气装置9）附件传动装置谢谢!

无人机动力技术

第2章

直流电动机原理与特性电机的定义和类型1）静止电机

变压器是一种静止电机，它应用电磁感应原理，可将一种电压的电能转换为另一种电压的电能（一般是交流电）。它的输入和输出均为电能，与机械能无关，故无转动部分。2）旋转电机

（1）发电机：利用机械能转化为电能。分为直流发电机，异步发电机和同步发电机等类型。目前广泛使用的大型发电机都是同步发电机。

（2）电动机：将电能转换为机械能。分为直流电动机和交流电动机。电力系统中的电动机大部分是交流电动机，直流电动机主要用于需要高转速的场合、对速度精确度有相当要求的场合，无交流电网的场合，低压场合（48V以下）等。旋转电机的分类（1）直流电机：直流电机的定子和转子绕组中都

是直流电流。（2）交流电机：交流电机的定子和转子绕组中都

是交流电流。（3）同步电机：同步电机的定子和转子绕组中一

个交流电流，另一个直流电流。（4）异步电机：异步电机的定子和转子绕组中都

是交流电流。电机的可逆性原理

同一台电机在不同的外界条件下既作发电机又可作电动机运行的原理，称为电机的可逆性原理。

例如电力机车的牵引电动机，就是利用了直流电机的可逆性。在机车牵引时作为电动机使用；在机车电阻制动时作为发电机使用。交、直流电动机结构的区别

电机的结构主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。

直流电动机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电动机是磁场旋转运动，而导体不动。

直流电动机的原理相对简单，但结构复杂；而交流电动机原理复杂但结构相对简单。163直流电动机的工作原理

直流电动机的电枢供电电源是直流电，而在电枢绕组中流过的电流却是交流的。当电源将直流电输入到电动机电刷上时，直流电动机就会利用换向器和电刷将直流电源的电流引入电枢绕组，并实现换向。靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势。其产生的转矩的方向是不变的。直流电动机的基本结构1）定子（1）主磁极（2）换向极（3）机座（4）电刷装置2）转子（电枢）（1）电枢铁心（2）电枢绕组（3）换向器（4）转轴（5）风扇3）气隙直流电动机的分类1）电磁直流电动机（1）他励直流电动机：励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电

源对励磁绕组供电。（2）并励直流电动机

励磁绕组与电枢绕组相并联，励磁绕组与电枢共用

同一电源。（3）串励直流电动机

串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再

接于直流电源，励磁电流就是电枢电流。（4）复励直流电动机

定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串

联的串励绕组（其匝数较少）。2）永磁直流电动机

定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等。（1）永磁无刷直流电动机（2）永磁有刷直流电动机直流电机的铭牌

电机的产品型号表示电机的结构和使用特点，格式为：第一部分用大写的拼音表示产品代号，第二部分用阿拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分用阿拉伯数字表示电枢铁心长度代号。直流电动机标准编号型号Z3－311.1kW110V13.45A1500r/min励磁方式

他励励磁电压

100V励磁电流0.713A绝缘等级B定额

SI质量

59公斤出品编号出品日期

年

月XXX电机厂直流电动机电枢绕组的结构

每个绕组元件可能是多匝线圈，也可能是单匝的，它的两个末端分别连到换向器的两个换向片上，各个元件是在换向片上互相连接起来的。1）绕组元件

构成绕组的线圈称为绕组元件，是由一匝或多匝导线绕制而成的线圈。2）电枢绕组的形式

单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组、混合绕组

3）实槽和虚槽4）极距电枢单叠绕组（1）结构：

单叠绕组的特点是相邻元件（线圈）相互叠压，合成节距与换向节距均为1（y=yk=1），即一个元件的上层边和下层边分别接在相邻的两个换向片上（yk=1），同时第一个元件的下层边与第二个元件的上层边接在同一换向片上（一般y=1右行），并联支路数等于磁极数。（2）特点：①同一主磁极下元件串联成一条支路，主磁极数与支路数相同。②电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势

等于并联支路电动势。③电枢电流等于各支路电流之和。电枢单波绕组（1）结构：一个元件的上层边和下层边分别接在相隔较远两个换向片上，同时相串联的第一个元件的上层边与第二个元件的上层边放在相同极性的相邻磁极下面，它们在空间位置上相距约两个极距。（2）特点①两个串联元件放在同极磁极下，空间位置相距约两个极距。②同极下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为1，与磁极对数无关③当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中

心线，支路电动势最大。④电刷数等于磁极数。⑤电枢电动势等于支路感应电动势。⑥电枢电流等于两条支路电流之和。直流电动机电枢电动势

电枢电动势是电枢绕组在磁场中运动产生的感应电动势。

计算公式为：

式中Ea电枢电动势，Ce与电机结构有关的常数，Φ磁通；n为直流电动机转速。直流电动机电磁转矩

电枢绕组中电流与磁通相互作用产生电磁力，

受到电磁力的作用产生的转矩称为电磁转矩

式中T电磁转矩，Cm直流电动机转矩常数，一般Cm

＝9.55Ce，Φ磁通，n直流电动机转速，Ia电枢绕组

电流。直流电动机电磁功率

通过电磁作用传递的功率称为电磁功率，用P表示。电

磁功率既可看成是机械功率，又可看成是电功率。

式中P直流电动机电磁功率，ω直流电动机转动的角速度，T直流电动机电磁转矩，Ea电枢电动势，Ia电枢绕组电流，

也称为励磁电流。直流电动机功率平衡方程式

直流电动机工作时，输入电功率P1不能全部转换为机械功率，必须扣除电机本身的铜耗PCu和空载损耗后才能输出

式中P1为输入功率，P2为输出功率，P为电磁功率，∆PCu为铜损耗，∆PFe为铁损耗，∆PΩ为机械损耗。

式中Ra为电枢回路电阻，Ia电枢绕组电流。电源电压平衡和功率方程式1、电源电压平衡方程式

式中U为电源电压，Ra为电枢回路电阻。2、电源输入功率P1

式中UIa为电源输入功率，EIa为电枢反电势从电源吸收的电功率，Ia2Ra为电枢铜损耗。转矩平衡方程式转矩平衡方程是

式中T为电磁转矩，T0为空载转矩，T2为输出转矩，P2为输出功率，n为直流电动机转速。直流电动机机械特性

电动机的机械特性指的是转速与电磁转矩之间的关系。在直流电动机的诸多特性中，机械特性是最重要的特性，它将决定电机稳定运行、起动、制动以及转速调节的工作情况，是选用直流电动机的依据。自然机械特性和人工机械特性

在直流电动机铭牌上会给出额定功率PN

、额定电压UN、额定电流IN和额定转速nN

1、自然机械特性：直流电动机转动工作时，当U＝UN＝常值、电枢回路不串外加电阻以及并励和他励直流电动机的IL＝ILN＝常值时的机械特性。

2、人工机械特性：当电源电压U或励磁电流不是额定值，或电枢回路串入外加电阻时的机械特性。并励（他励）直流电动机机械特性

并励直流电动机的机械特性曲线是一条随负载转矩增加转速略微下降的直线。因为它从空载到额定负载，转速下降不多，故属于硬特性。由于此特性曲线是在额定电压UN、额定励磁电流IaN及电枢回路没有串入附加电阻的情况下得到的，所以又称为自然机械特性。并励直流电动机和他励直流电动机一般用于拖动要求转速变化不大的生产机械。串励直流电动机的机械特性

串励直流电动机的机械特性曲线是一条随负载转矩的变化，转速有很大变化的曲线。因为它从空载到额定负载，转速下降非常多，故属于软特性。串励电动机适用于电车、电力机车、起重机及电梯等电力牵引设备。复励直流电动机的机械特性

复励电动机的机械特性曲线的形状依串励磁通所占的比重不同而不同，串励磁通所占比重大时机械特性较软，一般串励磁通在额定负载时约占全部磁通的30%左右。

图中曲线1表示并励直流电动机的机械特性曲线；曲线2表示并励为主的复励直流电动机的机械特性曲线；曲线3表示串励为主的复励直流电动机的机械特性曲线；曲线4表示串励直流电动机的机械特性曲线。电气控制系统通过电流控制起动

由电流控制的直流电动机起动控制电路如图所示。起动时，合上开关QS，按下起动按钮ST，接触器lKM线圈得电吸合，常开触点闭合，电动机电枢回路串联电阻R作降压起动，1KM的一个常开触点闭合，实现自锁，KT线圈也得电。与此同时，3KM接触器动作，其常闭触点断开。当电动机转速升高，使电枢电流下降，3KM释放，其常闭触点闭合，2KM得电动作，2KM的常开触点闭合，把降压电阻R短接，电动机便开始在额定工作电压下正常运行。采用延时继电器KT，目的是为了防止在起动之初，降压电阻R被接触器2KM短接。通过继电器控制直流电动机起动

由时间继电器控制的直流电动机起动控制电路如图所示。这实际上是电阻降压起动，只不过是用时间继电器来控制短接电阻的先后而已。起动时，闭合电源开关QS，按下起动按钮ST，直流接触器IKM得电吸合，其常开触点闭合，使电枢回路串联R1、R2起动。而时间继电器1KT也同时得电起动，其常开触点1KT经延时闭合，使3KM得电吸合，从而将R1短接，电动机M加速。此时，另一只时间继电器2KT得电动作，其常开触点延时闭合，使2KM得电动作，把电阻R2短接。这样，电动机便进入了正常运行状态。直流电动机换向电气控制系统

直流电动机自动控制换向电路如图所示。按下正转起动按钮STF时，正转直流接触器KMF得电吸合，其辅助触点KMF动作，一方面常开触点KMF闭合实现自锁，此时即使松开STF，线圈KMF仍保持吸合状态；另一方面，常闭触点KNIF释放，切断了反转线圈KMR电路，保证即使有人误按反转起动按钮STR不致令KMR动作，从而避免误操作引起事故。KMF吸合后，其主触点KMF动作，使电源电流从左至右通过电枢，电动机正向转动。同理，当按动反转按钮STR时，KMR动作，电源电流从右至左通过电枢，而通过励磁线圈L1的电流方向不变，所以电动机反向转动。为避免过电压损坏电动机，在电枢中串联有限流电阻R1；在励磁电路中串联有放电电阻R2，其阻值一般为L1线圈阻值的数倍。直流电动机制动电气控制系统

直流电动机单向旋转串联电阻起动、能耗制动电路如图所示。电动机停车时，按下停止按钮SB1，KMI线圈失电释放，其主触点断开电动机电枢直流电源，电动机以惯性旋转。由于此时电动机转速较高，电枢两端仍存在一定的感应电动势，并联在电枢两端的电压继电器KV经自锁触点仍保持得电吸合状态。KV常开触点仍闭合，使KM4线圈得电吸合，其常开主触点将电阻R4并联在电枢两端，电动机实现能耗制动，电动机转速迅速下降，电枢感应电动势随之下降，当降至一定数值时KV释放，KM4线圈失电，电动机能耗制动结束，停车至转速为零。直流电动机开环V－M电气调速系统

开环V－M电气调速系统是由晶闸管整流装置来实现对直流电动机

供电的调速系统，其控制原理如图所示。对于开环调速系统，其控制电

压与输出转速之间只有顺向作用而无反向联系，控制是单方向进行的，

输出转速并不影响控制电压，控制电压直接由给定电压产生。因此开环

调速方式稳速性能差，稳态精度低，转速波动较大，很难实现多电动机

的同步拖动。闭环直流电动机V-M电气调速系统

闭环调速系统是在系统的输出端和输入端引入了一条反馈通道，从而建立起了转速N与控制器A之间的反相联系。具体的实现方法是，与直流电动同轴相连一台直流伺服电动机，从而引出与被调量转速N成正比的负反馈电压Un，它与系统给定电压比较后，形成转速偏差控制电压∆Un，经过控制器放大后，形成作用于电力电子变换器UPE的控制电压Uc，在控制电压Uc的作用下，使电力电子变换装置输出跨接在直流电动机电枢两端得直流电压Ud0，最终达到控制转速的目的。电流截止负反馈闭环直流调速系统

电流截止负反馈闭环直流调速系统如图所示，当流过直流电动机电枢的电流超过某一定值时，电流截止负反馈环节开始起作用，和转速负反馈电压一起加在控制器（图中采用运算放大器构成PI调节器）的输入端，依靠强烈的电流负反馈作用，使电动机转速急剧下降，很快把通过电动机电枢的电流限制在某一固定值，也称为堵转电流，从而达到保护电动机的目的。而当流过直流电动机电枢的电流小于某一定值时，电流截止负反馈环节不起作用，此时它相当于一个转速闭环直流调速系统。谢谢!

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第3章

无刷直流电动机与空心杯电动机无刷直流电动机的基本结构

无刷直流电动机属于三相永磁同步电动机的范畴，其磁场来自电动机转子上的永久磁铁，其结构由电子开关线路、永磁同步电动机主体和位置检测装置3部分组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷直流电动机的分类方法1）按照在转子上安置永磁铁的方式划分有

（1）外装式

（2）内装式2）按照永久磁铁的形状划分有

（1）扇形磁铁

（2）矩形磁铁3）根据每相励磁磁通势分布不同划分有

（1）正弦波形

（2）方波形无刷直流电动机的工作原理

无刷直流电动机依靠改变输入到定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电动机几何轴心旋转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动，电动机就转起来了。直流电需要电子调速器将其变成3相交流电，控制电动机的转速，电流换向和换相方式的对比1）有刷直流电动机电流换向的方式

有刷直流电动机电流换向是指其运行过程中，电枢绕组元件经过电刷时，从一条支路进入另一条支路，电流方向发生变化的过程。2）无刷直流电动机电流换相的方式

无刷直流电动机的电流换相是指其绕组中电流从一相换到另一相的过程。无刷直流电动机的本体实际上就是一台永磁三相同步电动机，在定子绕组方面，由对称的三相绕组组成，每相绕组之间的相位差为120°电角度。与有刷直流电动机中所说的换向是完全不一样的概念。直流电动机定子与转子磁场正交性

有刷直流电动机电刷中心线对着磁极中心线，该处的磁通密度为零。当电动机负载后电枢绕组流过电流，产生电枢磁通势与主磁极磁通势正交，产生的电磁转矩最大，且因二者正交，互不干扰、完全解耦，提高了控制性能。

无刷直流电动机永久磁铁安放在转子上，电枢绕组放在定子上，定、转子磁场不便于实现正交。正交的近似性是由于转子存在着机械惯性的原故，从这点上看，无刷直流电动机不如有刷直流电动机的特性好。有刷直流电动机优缺点（1）优点

①制造简单，成本低廉。②具有起动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速。③控制电路相对简单。④定子与转子磁场的正交性好，反应特性和控制性能好。（2）缺点

①摩损大，维护难。②发热大，寿命短：一般工作寿命约为1000~2000小时。③效率低，输出功率小。④噪音高，干扰大。无刷直流电动机优缺点（1）优点

①重量轻，机体结构紧凑、体积小、重量轻、出力大。②干扰小、噪音低、震动小，运转平滑，耐颠簸震动性好。③可靠性高，性能优异、稳定性好，适应性强，过载能力强。④调速范围宽，无级调速，过载能力强，任何速度下都可全功率运行⑤转矩特性优异，中、低速转矩性能好，起动转矩大，起动电流小。⑥效率高，节能省电，综合节电率可达20%~60%。⑦寿命长，可连续工作20000小时左右，使用寿命7~10年⑧制动性好，软启软停，无需机械制动或电磁制动装置（2）缺点①成本高，其价格比有刷直流电动机高2~3倍。②需要增加位置传感器或采用其他检测技术，电子控制电路相对复杂

③定子与转子磁场的正交特性差，反应特性和控制性能较差。④转子永磁材料限制了电机使用环境温度，不适合于高温场合使用。无刷直流电动机绕组结构的定义

无刷直流电动机绕组是指许多个按某种规律互相连接在一起的线圈组。构成定子绕组的由一匝或多匝绝缘导线绕制而成的线圈就直称其为线圈。

当绕组通电后，与转子磁铁所产生的磁场相互作用，产生力或力矩，就将电能转换成机械能，因此定子绕组成为能量转换过程中必经的中心环节。转子受到力或转矩作用，便带动外施负载一起运动，完成了电动机的运动过程。无刷直流电动机绕组结构的构成

无刷直流电动机绕组由许多用绝缘导线绕制的线圈组成。绕组的基本单元是线圈，每个线圈有两个边，分别放置在定子叠片的两个槽内。两个线圈边相联接的部分，称为线圈端部。线圈边的直线部分放在槽内，为线圈的有效部分。无刷直流电动机中的电磁能量转换主要通过线圈的直线部分进行。与绕组结构密切相关的基本概念（1）电角度和机械角度：电动机圆周在几何上分成360°称为

机械角度。若电动机有p对磁极，电动机圆周按电角度计

算就为p×360°，而机械角度总是360°（2）线圈：由一匝或多匝串联而成，有两个引出线，一个叫

首端，另一个叫末端。（3）节距、极距：一个线圈的两个边所跨定子圆周上的距离

称为节距，一般用槽数计算。相邻两个主磁极轴线沿电

枢表面之间的距离称为极距。（4）槽距角：定子铁心相邻槽之间的电角度叫槽距角。（5）每极每相槽数：每一个极下每相所占的槽数无刷直流电动机绕组的类型1）按照安放在定子铁心槽内线圈边数划分

（1）单层绕组

（2）双层绕组2）按照每相每极的线圈数划分

（1）集中绕组

（2）分布绕组无刷直流电动机转子位置传感器1．磁敏式位置传感器

磁敏式位置传感器是指某些电参数按一定规律随周围磁场变化的半导体敏感元件。其基本原理为霍尔效应和磁阻效应。常规的磁敏传感器有霍尔元件或霍尔集成电路、磁敏电阻器及磁敏二极管、磁敏晶体管等多种。2．光电式位置传感器

光电式位置传感器是基于光电效应制成的，由跟随电动机转子一起旋转的遮光板和固定不动的光源（发光二极管LED）及光电管（光敏晶体管）等部件所组成。遮光板随转子旋转，光敏晶体管随转子的转动而轮流输出“亮电流”或“暗电流”信号，以此来检测转子磁极位置。无位置传感器的转子位置检测技术1．反电势法

1）端电压法（反电势过零检测法）2）反电势积分法3）续流二极管法（第三相导通法）2．三次谐波检测法3．磁链法4．电感检测方法5．卡尔曼（Kalnan）法6．状态观测器法无刷直流电机运行基本方程1）电动势平衡方程式

2）电枢反电动势E

3）电动机转速n

4）转矩平衡方程式

无刷直流电机的起动特性

无刷直流电动机的起动特性是指电动力机在恒定直流母线电压作用下，转速从零上升至稳定值过程中的转速、电流变化曲线。无刷直流电机的工作特性

无刷直流电动机的工作特性是指直流母线电压不变的情况下，电枢电流、电动机效率和输出转矩M2之间的关系。在正常工作状态下，电枢电流随负载转矩的增大而增大，这样电磁转矩才能平衡负载转矩，保证电动机平稳运行。无刷直流电机的机械特性

无刷直流电动机的机械特性是指外加电源电压恒定时，电动机转速和电磁转矩之间的关系。它与普通他励有刷直流电动机的机械特性相似，有着良好的伺服控制性能。无刷直流电机的调速特性

无刷直流电动机的调速特性是指在电磁转矩不变的情况下转速与电源电压之间的变化关系。当转速为零时，即为起动电磁转矩。实际上，由于电动机损耗中可变部分及电枢反应的影响，输出转矩会稍微偏离直线变化。0A1A2A3A4

UT1T2T3T4nT1<T2<T3<T4无刷直流电动机的KV值

无刷直流电动机KV值定义为"转速N"，表示输入电压增加1伏特，无刷直流电动机空转转速增加的转速值。1）KV值与绕线匝数的关系

（1）绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，扭力大

（2）绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，扭力小2）在低电压环境下KV值对输出功率的影响

（1）KV值低的，由于转速偏低，适合配较大的螺旋桨。

（2）KV值高的，由于转速较高，适合配较小的螺旋桨。3）在高电压环境下KV值对输出功率的影响

（1）KV值低的，扭力比较大。

（2）KV值高的，为避免电流过大，要尽量减少负荷。无刷直流电动机常用的指标参数（1）标称空载电流和电压：在空载试验时，对电动机施

加标称空载电压（通常为10V）使其不带任何负载空转，

定子三相绕组中通过的电流，称为标称空载电流。（2）最大瞬时电流和最大持续电流：电机能承受的最

大瞬时通过的电流，电机能允许持续工作而不烧坏的最

大连续电流。（3）内阻：电机电枢内阻很小。由于电机电流很大有时甚

至可以达到几十安培，该小内阻不可忽略。无刷直流电动机转速控制技术

无刷直流电动机常用的转速控制方法大多都是闭环自动控制技术，是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。PID控制基本原理：

将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，并用这一控制量对被控对象进行控制的技术就称为PID控制。PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，其工作原理是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。PID控制器理论和应用的关键是做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。由于PID控制器具有简单易懂、算法简单、鲁棒性好、可靠性高、参数易整定，以及使用中不需精确的系统模型等先决条件，它作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制系统1）比例（P）控制

比例控制是一种最简单的控制方式，控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。在模拟PID控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间做出反应。2）积分（I）控制

只要存在偏差，则它的控制作用就不断增加。只有在偏差为零时，它的积分才能是一个常数，控制作用才是一个不会增加的常数。可见，积分控制可以消除系统的偏差。

3）微分（D）控制

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。微分控制的作用由微分增益/时间常数决定。微分系统越大时，则它抑制偏差变化的作用越强；越小时，则它反抗偏差变化的作用越弱。微分控制显然对系统稳定有很大的作用。数字式PID控制算法1）位置式PID算法

由于计算机控制是一种采样控制，它根据采样时刻的偏差计算控制量，PID中积分项和微分项不能直接使用，必须进行离散化处理。如果采样周期足够小，计算可以获得足够精确的结果。它给出了全部控制量的大小。因此，该算法被称为全量式或位置式PID控制算法。2）增量式PID算法

所谓增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量。当执行机构需要的控制量是增量，而不是位置量的绝对数值，可以使用增量式PID控制算法进行控制。

增量式PID算法与位置式PID算法相比，计算量小得多。因此在实际中得到广泛应用。PID参数调试的效果指标（1）上升时间：

受控对象的输出从0到第一次增加到稳态输出值的所消耗的时间。（2）)超调量：

超调量是指在响应过程中，超出稳态值的最大偏离量与稳态值之比。（3）调节时间：

调节时间是输出曲线最终收敛于稳态值（5%以内）所用的时间。（4）稳态误差：

稳态误差是指稳态值与参考信号输入值之差。PID调试的内容（1）P：

比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出。（2）I：

积分控制系统准确性，消除过去的累积误差，回到准确轨道。（3）D：

微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用。

在参数调试的时候，所要做的任务就是在系统结构允许的情况下，在这三个参数之间权衡调整，达到最佳控制效果，实现稳快准的控制特点。PID参数调试的步骤（1）把P、I和D参数都归零或取器件默认值。（2）逐步增大P，一直到输出响应发生振荡，再稍微

减小一点P。（3）稍微加入一点积分信号，修正存在的稳态误差。（4）加入少量的D看看效果。（5）如果加入D后对输出响应有改善效果则可以适当

增加D，同时调整P使得上升时间较小且超调较

小或无超调。（6）反复调整P、I和D的值，直到输出响应达到最佳

效果。PID算法的修改1）积分饱和

积分饱和是指如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作。

（1）在控制变量离开可控制范围时，暂停积分。

（2）让积分值限制在一个较小的上下限范周内。

（3）重新计算积分项，使控制器输出维持在上下限之间2）串级PID控制器

两个PID控制器可以组合在一起得到更佳的效果，称为串级PID控制。两个PID控制器中的一个PID控制器负责外回路，控制多旋翼无人机飞行高度和水平位置等主要物理量，另一个PID控制器负责内回路，以外回路PID控制器的输出作为其目标值，控制快速变化的飞行姿态角参数等。电池的定义和发展历程1．电池的定义

电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极和负极之分。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。2．电池技术发展历程1799年，意大利物理学家伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。实际上就是串联的电池组。1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。1890年，美国爱迪生发明了可充电的铁镍电池，并投入大批量生产

如今，比较常用的有镍镉电池.、碱性电池、太阳能电池、锂电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等原电池的定义和工作原理1）原电池的定义

原电池，又称非蓄电池是将化学能转变成电能的装置，其电化学反应不能逆转，只能将化学能转换为电能，不能像蓄电池那样重新储存电力。2）原电池工作原理

原电池是利用两个电极的电势不同产生电热差，从而使电子流动，产生电流。原电池的类型根据原电池采用的电极材料，可划分为以下几种类型。（1）电极材料采用活泼性不同的金属，如锌铜原电池，锌作

负极，铜作正极。（2）电极材料采用金属和能导电的非金属，如锌锰干电池，

锌作负极，石墨作正极。（3）电极材料采用金属与化合物，如铅蓄电池，铅板作负极

二氧化铅作正极。（4）惰性电极，如氢氧燃料电池，电极均为铂。

常用原电池有锌锰干电池、锌汞电池、锌银扣式电池及锂原电池等。可充电电池的定义和工作原理1）可充电电池的定义

可充电电池是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。

2）可充电电池的工作原理

工作原理是电池放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能。当需要放电时再次把化学能转换为电能。实质上，可充电电池的作用是储存能量，而不是产生能量。

常用可充电电池有镍氢电池、镍镉电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。可充电电池的充电时间和续航能力1）充电时间的影响因素

（1）高容量。

（2）耐快充。

（3）急充较高充电速率。

（4）自放电小。

（5）循环寿命。镍镉镍氢电池标称500~1000次，优质电池

可达5000次以上。2）续航能力

充电电池的续航能力是指电池在充满电的情况下，在特定的条件下，能够使用多长时间；或指国际CIPA标准下，可拍摄多少张照片的数据。锂电池的定义和类型1）锂电池的定义

锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。2）锂电池的类型

（1）锂原电池：也称锂金属电池，内含金属态的锂，是不可充电的。

（2）锂离子电池：也称二次锂电池，不含有金属态的锂，是可以充电的。在20℃下可储存半年以上，这是由于它的自放电率很低，而且大部分容量可以恢复。锂电池的特点1）优点（1）能量比较高。是铅酸电池的6~7倍。（2）使用寿命长。使用寿命可达到6年以上，有可以使用10,000次的记录。（3）额定电压高。单体工作电压为3.7V或3.2V，约等于3只镍镉充电电池串联电压（4）具备高功率承受力。可以达到15~30C充放电的能力，便于高强度的起动加速。（5）自放电率很低。可做到每月1%以下，不到镍氢电池的1/20。（6）重量轻。锂离子电池在相同体积下重量约为铅酸产品的1/6~1/5。（7）高低温适应性强。锂离子电池可以在－20℃~－60℃的环境下使用。（8）绿色环保。不含有铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。（9）生产基本不消耗水。对缺水的我国来说，十分有利。2）缺点（1）锂原电池存在安全性差，有发生爆炸的危险。（2）钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。（3）锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。（4）生产要求条件高，成本高。燃料电池的定义和工作原理1．燃料电池的定义

燃料电池是以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中氧作为正极的新能源电池。2．燃料电池的工作原理

燃料电池的工作原理是利用一种叫质子交换膜的技术，使燃料（例如氢气或甲醇）在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将燃料催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在燃料的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能。在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，阴极质子与氧和电子结合产生水。

只要不断地补充燃料，燃料电池就能不间断地运行，提供电能。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。燃料电池的特点1）优点

（1）清洁环保，产物是水。

（2）能量转换效率高，能量转换率超过80%（普通

燃烧能量转换率只有30%多）。

（3）容量大，比能量高、功率范围广、不用充电

产生持续电流。

（4）排放废弃物少，噪音低，绿色发电。2）缺点

（1）系统比较复杂。

（2）成本高，仅限于一些特殊用途方面。空心杯电动机的基本结构

空心杯电动机属于直流、永磁、伺服微特电动机，与普通电动机的主要区别是采用无铁芯转子，转子电感小、响应性好、效率高、体积小且易取得大扭矩。微特电动机简称微电动机，是直径小于160mm或额定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的微型特种电动机。常用于控制系统中，实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。空心杯电动机的应用，从军事、高科技领域进入工业和民用领域后，近年来得到迅速发展。空心杯电动机的主要特性（1）节能特性：能量转换效率一般在70%以上，最大达到90%以上（有铁芯电动机一般20~50%）。（2）控制特性：因为空心，所以转动惯量特别小，响应极

快，起动、制动迅速，机械时间常数小于28毫秒，部分

产品可达到10毫秒以内（有铁芯电动机一般在100毫秒）（3）拖动特性：运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，

作为伺服微特电动机其转速波动能够控制在2%以内。（4）能量密度特性：空心杯电动机能量密度大幅度提高，

与同等功率的有铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3－1/2。空心杯电动机应用范围（1）需要快速响应的随动系统。（2）对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。

（3）各种飞行器，包括航空、航天、航模等。

（4）各种各样的民用电器、产业产品。如家用电器、

医疗器械、机器设备、智能化装置等。

（5）利用其能量转换效率高的优点，可作为发电动机

使用；利用其线性运行特性，也作为测速发电动

机使用；配上减速器，也可以作为力矩电动机使

用等。在微型多旋翼无人机上的应用

微型多旋翼无人机利用空心杯电动机重量轻，体积小，能耗低的优点，可以最大限度地减轻本身的重量。

具体说来是采用有刷直流空心杯电动机结合MOS管驱动电路作为动力。由于空心杯电动机需要的电流较大，因此常常将空心杯电动机的一端接到Vcc上面（微型多旋翼无人机的Vcc电压通常是3.7伏），另一端用MOS管控制通断，并接到GND（公共端）上面。当信号输入端为高电平时，MOS管接通，原本接到电动机的一端的MOS管D极与GND连通，加上原本接到Vcc的电动机另一条线，则电动机开始旋转；当信号输入端为低电平时，则MOS管截止，电动机停止。因此，通过调节信号输入端的脉冲宽度调制（PWM波占空比），就可以控制空心杯电动机的转速快慢。在使用时，电动机的两根电源线调换位置会导致旋转方向反向，注意电动机的旋转方向与上面螺旋桨的配合。谢谢!

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第4章

航空活塞式发动机航空活塞式发动机的基本结构航空活塞式发动机是利用混合的汽油与空气在密闭的容器（汽缸）内燃烧并膨胀做功的机械，主要由汽缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、旋翼减速器和机匣等组成。航空活塞式发动机的分类1）按混合气形成的方式划分

（1）汽化器式发动机（2）直接喷射式发动机2）按发动机的冷却方式划分

（1）气冷式发动机（2）液冷式发动机3）按空气进入气缸前是否增压划分

（1）增压式发动机（2）吸气式发动机4）按气缸排列方式划分

（1）直列型发动机（2）星型发动机5）按发动机转子是否带有减速器划分

（1）直接驱动式发动机（2）非直接驱动式发动机航空活塞式发动机的主要机件1）气缸2）活塞

3）连杆

4）曲轴

5）平衡块和阻尼器6）气门机构

7）机匣

8）减速器发动机工作时活塞的关键位置（1）上死点（2）下死点（3）活塞行程

（4）燃烧室容积（5）气缸全容积（6）气缸工作容积活塞式发动机工作的四行程航空活塞式发动机工作时，混合气从进入气缸起，分别经过压缩、燃烧、膨胀

直到废气排出。在这整个过程中，活塞从上死点到下死点之间往返了两次，也就是连续地移动了四个行程。由于在这四个行程中，分别完成了进气、压缩、膨胀和排气的工作，所以这四个行程相应地叫做进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。从进气行程开始，到排气行程结束，四个行程组成一个工作循环。活塞式发动机气缸的点火次序一般航空活塞式发动机都是由多个汽缸组成的。每个气缸的点火是按次序均匀错开，遵循三条原则：

（1）各汽缸的点火间隔角应相等。（2）曲柄的排列应两两相对称，以达到惯性离心力平衡。（3）应尽可能使连续点火汽缸的曲柄不是相邻的，从而使机匣受力均匀。

1）单排星型发动机：点火间隔角等于气缸间隔角的两倍2）双排星型发动机：点火间隔角等于气缸间隔角两倍，前后排交错点火。旋转活塞式发动机1．结构：由缸体、转子、中心齿轮、电嘴和主轴组成。转子外形呈曲面三角形，中间有一个内齿轮，与固定在缸体盖上的中心齿轮啮合。转子外表面与缸体内表面形成三个独立的工作室。转子在自转的同时还绕中心齿轮做行星运动。转子的三个顶点在缸体内滑动时，每个工作室的容积周期性地变化。2．特点：优点是没有往复运动构件和复杂的分气机构，因而结构轻巧、工作平稳、振动小。缺点是缸体局部高温，冷却困难，各工作室之间难以密封，难以达到大的扭矩，排气污染重。活塞发动机燃烧过程的阶段划分根据燃烧过程中气体压力的变化，可将燃烧过程分为三个阶段1）第一阶段：隐燃期2）第二阶段：显燃期3）第三阶段：后燃期燃烧过程的提前点火活塞式发动机工作时在压缩行程的末期，活塞到达上死点以前，电嘴就会产生电火花点燃混合气，叫做提前点火。从电嘴跳火起，到活塞运动到上死点时为止，曲轴所转动的角度叫做提前点火角。1）提前点火的必要性2）提前点火角的选择3）影响有利提前点火角的因素气缸内混合气的不正常燃烧（1）1．活塞发动机混合气过贫油燃烧当混合气的余气系数α>1.1时，则为过贫油燃烧。主要危害：（1）发动机功率减少，经济性变差（2）排气管发出短促尖锐的声音（3）气缸头温度降低（4）汽化器回火（5）发动机振动气缸内混合气的不正常燃烧（2）2．活塞发动机混合气过富油燃烧当混合气的余气系数α<0.6时，则为过富油燃烧。主要危害：（1）气缸内部积炭（2）排气管口冒黑烟和“放炮”气缸内混合气的不正常燃烧（3）3．活塞发动机早燃混合气在压缩过程中，如果在电嘴跳火花之前温度已达到着火温度，混合气就要自燃，这种发生在电嘴点火之前的自燃现象叫早燃。早燃的现象、危害类似于有利提前点火角过大时的情况。引起早燃的原因是气缸头温度过高或压缩比过大。气缸头温度过高时，电嘴、排气门等高温机件及炽热的积炭，都能使混合气早燃。气缸内混合气的不正常燃烧（4）4．活塞发动机爆震

在一定的条件下，汽缸内混合气正常燃烧遭到破坏而在未燃混合气的局部区域出现爆炸性燃烧的现象叫做爆震燃烧，简称爆震。发生爆震时，瞬间的火焰传播速度、局部燃气压力和温度都远远超过正常燃烧时的数值。瞬间火焰传播速度可达2000米/秒，局部燃气压力可达98~118巴，局部燃气温度可达3000℃以上。1）爆震发生时的现象和后果（1）发动机内发出不规则的金属敲击声。（2）汽缸局部温度急剧升高，活塞、气门及电嘴等机件过热或烧损。（3）排气总管周期性冒黑烟。（4）发动机振动，机件易损坏。（5）发动机功率减小，经济性变差，转速下降。气缸内混合气的不正常燃烧（5）2）爆震产生的原因：

发动机中燃料的燃烧过程是按链锁反应进行的，当未燃区混合气中的过氧化物生成速度很大，浓度积累到一定值时，在火焰前锋未到达之前，未燃区中受挤压特别厉害的那部分混合气，发生剧烈的化学反应而自行着火。这时火焰传播速度极大，局部燃气的压力和温度急剧上升到很大的值，形成爆炸性燃烧，也就是爆震。3）防止爆震的方法：（1）按规定使用燃料，切忌使用辛烷值和级数低于规定值的燃料。（2）操纵使用发动机时，不可使进气温度过高。（3）发动机在小转速工作时，不应使用大的进气力，以免燃气压力温度过高发生爆震。（4）发动机温度不能过高，不能超过规定值。防止积炭，应使混合气不要过富油。活塞发动机功率的基本概念1）指示功与指示功率

（1）指示功（2）指示功率2）阻力功率（1）摩擦消耗的功率。（2）驱动发动机一些附件，如减速器、增压器、燃油泵、滑油泵、磁电机等所消耗的功率。（3）进、排气损失的功率。3）增压器功率4）有效功率：在没有特别说明时，通常所说的发动机功率，指的都是有效功率。有效功率的影响因素1）进气温度2）发动机转速3）提前点火角4）进气压力5）曲轴转速6）滑油温度7）混合气余气系数8）大气条件发动机燃油消耗率的定义发动机产生1马力的有效功率，在1小时内所消耗的燃油重量。用SFC表示，单位为kg/hp∙h，即

式中mt发动机小时燃油消耗量；Ne发动机有效功率

影响发动机燃油消耗率的因素：1）混合气的余气系数2）机械损失发动机有效效率发动机的有效效率：在发动机的一次热力循环中，有效功的热当量与燃料的理论放热量的比值，即：

式中Le为一次热力循环中，驱动旋翼的有效功；Q0

为一次热力循环中，燃料的理论热量。航空活塞发动机的热平衡燃料的理论放热量在做功和各项损失上的分配情况，叫做发动机的热平衡。燃料燃烧时放出的热量，大部分随废气排出发动机外，一部分被冷却剂和滑油带走，余下的部分才转换为有效功，并以机械能的形式传给旋翼。此外，燃料在气缸内往往不能完全燃烧，因而有一部分热能没有释放出来，并以化学能的形式，随同废气排出缸外。而且，随着混合气富油程度的增大，这部分热损失的比例也增大。热量分配项目转换为有效功热量废气带走的热量冷却剂带走的热量滑油带走的热量随废气排出的能量占理论放热量比例(%)16~3226~606~141~30~45考虑不完全燃烧时燃料的热量分配航空活塞式发动机常见的工作状态1．起飞工作状态：发动机使用全油门和最大转速工作的状态，此时发动机可发出最大使用功率。一般不超过5分钟。2．额定工作状态：发动机的基准工作状态。额定状态功率通常比起飞状态低l0%~15%，额定转速比最大转速小100r/min~200r/min。通常不超过1小时。3．最大连续工作状态：发动机可长时间连续发出最大功率的工作状态。功率为额定功率的90%，发动机转速为额定转速的96.6%。4．巡航工作状态：巡航飞行时所使用的发动机状态。功率一般为额定功率的30%~75%。5．慢车工作状态：发动机稳定、连续工作的最小转速工作状态。功率为额定状态的7%左右，发动机转速为最小转速。吸气式发动机的负荷特性对于增压式发动机，当节气门全开时，发动机的有效功率和燃油消耗率随发动机转速变化的规律，叫做吸气式发动机的负荷特性。

（1）当转速由较小转速增大时，有效功率增大，到达峰值后随着转速的增大而减小。（2）燃油消耗率随转速的增大一直是增大的。增压式发动机的负荷特性对于增压式发动机，当进气压力保持为最大时，发动机有效功率和有效燃油消耗率随发动机转速的变化规律，叫做增压式发动机的负荷特性。

（1）当转速由较小转速增大时，有效功率增大，到达峰值后随着转速的增大而减小。（2）燃油消耗率随转速的增大一直是增大的。活塞式发动机螺旋桨特性（1）

在螺旋桨的桨叶角保持不变的条件下，发动机有效功率和燃油消耗率随发动机转速变化的规律，称为螺旋桨特性。1．吸气式发动机的螺旋桨特性

（1）有效功率随转速的增大而迅速增大。（2）燃油消耗率随转速的增大，先是减小，而后增大。活塞式发动机螺旋桨特性（2）2．增压式发动机的螺旋桨特性

（1）转速增大时，有效功率与转速的立方成正比地增大。（2）燃油消耗率随转速的增大，先是减小，而后增大。增压式发动机的螺旋桨特性与吸气式发动机的基本相同，但是，由中转速到大转速增加时，增压发动机的有效燃油消耗率增大较快。航空活塞式发动机高度特性（1）在保持转速不变的条件下，发动机的有效功率和燃油消耗率随飞行高度变化的规律，叫做发动机的高度特性。1．吸气式发动机的高度特性

（1）随着飞行高度的升高，有效功率减小。（2）随着飞行高度的升高，燃油消耗率增大。航空活塞式发动机高度特性（2）2．单速内传动增压式发动机的高度特性（1）在额定高度以下，随着高度的增加，有效功率一直增大，有效燃油消耗率不断减小。（2）在额定高度以上，随着高度的增加，有效功率一直减小，有效燃油消耗率不断增大。

飞行速度对高度特性的影响：

旋翼飞行器飞行时，相对气流以与飞行速度相等的速度流过飞行器，相对气流具有很大的动能，这部分动能可以用来提高空气的压力，以增加发动机的功率，从而提高高空性能。航空活塞式发动机增压特性增压发动机在保持转速不变的条件下，发动机的有效功率和燃油消耗率随进气压力变化的规律，叫做发动机的增压特性。（1）发动机的有效功率随进气压力的增大而增大。（2）有效燃油消耗率随着进气压力的增大，先是减小，而后才增大。谢谢!

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第5章

航空活塞发动机工作系统燃油系统的定义、供油方式和功用1）燃油系统的定义2）燃油系统供油方式

（1）重力供油（2）油泵供油3）燃油系统功用

（1）储存燃油。（2）按照发动机各个工作状态的不同要求，安全可靠地把燃油定时定量输送到发动机和辅助装置。（3）可调整重心位置，保持旋翼飞行器平衡（4）为发动机滑油、液压油提供冷却。（5）显示储油、供油和系统工作情况。燃油系统的类型航空活塞式动力装置燃油系统有两种类型，即汽化器式燃油系统和直接喷射式燃油系统。它们的组成基本相似，主要组成部件有：油箱、燃油滤、燃油选择开关、油泵、燃油计量装置、系统显示仪等：对于直接喷射式燃油系统还包括燃油流量分配器和喷油嘴。汽化器式燃油系统如下图所示：燃油系统的组成部分1．燃油箱（1）软油箱（2）硬油箱（3）整体油箱2．输油管路（1）串联（2）并联3．燃油选择开关4．油泵5．防火开关6．放油开关7．电动增压泵8．其他重要组成部件

（1）油滤（2）燃油计量显示装置（3）燃油调节器汽化器的定义、功用、结构和特点1）汽化器的定义：汽化器是在活塞发动机工作产生的真空作用下，将一定比例的燃油与空气混合的机械装置，它是活塞发动机汽化器式燃油系统的主要部件。2）汽化器的功用：把液态的燃油转化为气态的气体，它将燃油喷入进气通道中，并促使燃油在气流中雾化和汽化，以便与空气组成余气系数适当的均匀的混合气。3）汽化器的结构：有浮子式、薄膜式和喷射式三种类型，其中最常用的类型是浮子式汽化器，其结构由文氏管、浮子室、慢车装置、主定量装置、经济装置、加速装置、高空调节装置和停车装置等部分组成。4）汽化器的特点：（1）优点：汽化器结构比较简单，价格便宜，使用中不易出现气塞，热发动机起动性能较好。（2）缺点：汽化器对燃油的分配不太好控制，即不能精确控制燃油与空气的混合比。另外汽化器工作时容易出现结冰现象。典型的浮子式汽化器的结构简单浮子式汽化器结构和工作原理简单浮子式汽化器由浮子室、浮子机构、喷油嘴、文氏管和节气门等组成。浮子室内安装有浮子机构，并有通气孔与外界大气相通。浮子机构用来调节汽化器的进油量，使进油量随时等于喷油量，以保持浮子室内的油面高度一定。简单浮子式汽化器的辅助装置（1）1）慢车装置

慢车装置的功用是在起动和慢车转速工作时，保证供给发动机所需要的富油混合气。浮子式汽化器的慢车装置由慢车喷油嘴、慢车油道（通往节气门附近）和慢车调节螺钉等组成。它是利用增设辅助喷油嘴的方法来调节余气系数的简单浮子式汽化器的辅助装置（2）2）经济装置浮子式汽化器的经济装置由经济活门、经济定油孔、弹簧和杠杆等组成。功用是在大转速时，额外增加喷油量，保证向发动机供给所需的富油混合气，而又不影响发动机在中转速工作时的经济性。简单浮子式汽化器的辅助装置（3）3）加速装置

浮子式汽化器的加速装置常用的形式为活塞式加速装置。它由加速油井、活塞、活门和加速喷油嘴等组成。功用是在迅速开大节气门时，增加喷油量，防止混合气贫油，使发动机从小转速迅速而平稳地过渡到大转速，保证发动机具有良好的加速性。简单浮子式汽化器的辅助装置（4）4）高空调节装置自动式高空调节装置由膜盒、高空调节针等组成，功用是当飞行高度或大气状态变化时调节余气系数，以保证汽化器能向发动机供应余气系数适当的混合气。简单浮子式汽化器的辅助装置（5）5）加温装置

一般汽化器都设有加温装置防止汽化器结冰。一种是利用润滑后的热滑油或汽缸冷却液流过汽化器文氏管的外壁，将热量传给空气和燃油；另一种是直接向进气通道引入热空气（流过汽缸散热片后的空气），来提高进入汽化器的空气的温度。简单浮子式汽化器的辅助装置（6）6）停车装置停车装置由停车活门、弹簧和操纵臂等组成。作用是使汽化器迅速停止喷油，而使发动机停止工作。直接喷射式燃油调节器直接喷射式燃油调节器主要包括主燃油调节器和混合比调节装置。功用是根据外界条件和发动机的工作状态，自动或人工调节燃油量以适应发动机工作的需要。混合比调节装置虽然主燃油调节器根据进气量的多少调节燃油流量，但是，当发动机转速或飞行高度发生变化时，则需要更精确的燃油计量。混合比调节装置可以自动或人工对混合比进行精确的修正。它由混合比调节活门、慢车定油孔、连接油门的慢车活门操纵杆和连接混合比杆的混合比活门操纵杆等组成直接喷射式燃油调节器的特点（1）优点

①进气系统中结冰的可能性较小。②各汽缸的燃油分配比较均匀。③有较精确的油气比控制，燃油经济性较好。④便于寒冷天气的起动。⑤油门响应快，特别是改善了加速性能。（2）缺点①热发动机起动比较困难。②在炎热天气地面运转时容易形成气塞，因此有的燃油系统中采用电动增压泵来解决这一问题。滑油系统的功用和要求1．滑油系统的功用（1）润滑（2）冷却（3）清洁（4）防腐（5）气密（6）缓冲2．对滑油系统的要求（1）飞行过程中保证航空发动机对润滑的需求。（2）在低温条件下发动机能正常起动。（3）有必要的指示系统。（4）滑油系统可达性好，方便维护人员检查、拆装。（5）选用粘度合适的滑油，且不可将不同粘性的滑油混合使用。滑油系统的润滑方式1．泼溅润滑

借转速较大的旋转机件（如曲轴等）将滑油泼溅到摩擦面上的润滑方法叫做泼溅润滑。2．压力润滑滑油经过油泵迫使滑油流至各摩擦面的方法叫压力润滑3．喷射润滑滑油经过油泵加压后，由专门的油嘴喷射到摩擦表面进

行润滑的方法，叫做喷射润滑。湿机匣滑油系统湿机匣滑油系统的滑油储存在机匣下部的滑油收油池中。抽油泵将滑油从滑油箱吸出，经滤器、冷却器供发动机使用。干机匣滑油系统干机匣滑油系统的滑油储存在活塞式发动机外专设的一个外部油箱中。在该系统中有一个回油泵，作用是随时将润滑和冷却后的滑油从发动机机匣下部抽到外部滑油箱中存放滑油系统的监控1．滑油消耗滑油在正常的循环工作过程中会不断地消耗。原因有三条：

（1）活塞在做往复运动时，有部分滑油进入汽缸被烧掉。（2）有部分滑油呈雾状和蒸气状态从通气管逸出。（3）滑油受高温的作用，有一部分被氧化和分解。2．滑油温度

滑油温度影响粘度，当温度升高超过高温红线后系统会发出告警信号3．滑油压力滑油压力大小反映循环滑油量的多少。滑